天津大學(xué)“神工二號”人工神經(jīng)康復(fù)機(jī)器人系統(tǒng)落戶煙臺山醫(yī)院

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　　8月20日，煙臺山醫(yī)院引進(jìn)國內(nèi)領(lǐng)先的“神工二號”系統(tǒng)項(xiàng)目，讓中風(fēng)、癱瘓患者燃起重新獨(dú)立生活的希望。這是天津大學(xué)神經(jīng)工程團(tuán)隊(duì)再次成功突破一系列臨床關(guān)鍵技術(shù)，發(fā)布最新一代的“神工二號”系統(tǒng)。被評為中國改變未來的十大科技成果之一。
　　“神工”系列是全球首臺適用于全肢體中風(fēng)康復(fù)的“純意念控制”人工神經(jīng)機(jī)器人系統(tǒng)。這一歷時(shí)10余年的技術(shù)，是國家“863計(jì)劃”“十二五”國家科技支撐計(jì)劃和國家優(yōu)秀青年科學(xué)基金重點(diǎn)支持項(xiàng)目，在復(fù)合想象動作信息解析與處理、異步腦—機(jī)接口訓(xùn)練與識別、皮層—肌肉活動同步耦合優(yōu)化、中風(fēng)后抑郁腦電非線性特征提取與篩查等關(guān)鍵技術(shù)上取得了重大突破，目前已擁有包括59項(xiàng)授權(quán)國家發(fā)明專利、1項(xiàng)軟件著作權(quán)在內(nèi)的自主知識產(chǎn)權(quán)集群。

　　“神工二號”通過人工神經(jīng)機(jī)器人計(jì)算并分析腦區(qū)的激活程度和可塑性模式，輔助皮層肌肉活動的同步耦合，構(gòu)建了“腦-機(jī)-肌”緊密型的人工神經(jīng)信息環(huán)路，反復(fù)強(qiáng)化這一從大腦至肌群的正常興奮傳導(dǎo)通路，利用神經(jīng)可塑性，有效地促進(jìn)原有障礙的運(yùn)動反射弧的逐漸恢復(fù)。每一個(gè)步驟都不容許有半點(diǎn)的偏差。光是想象，“神工二號”機(jī)器人技術(shù)的難度就可見一斑。
　　與神工一號相比，神工二號在技術(shù)內(nèi)核、傳感模式、軟件設(shè)計(jì)、應(yīng)用方式等方面發(fā)生了明顯的變化。在最為關(guān)鍵的腦狀態(tài)信息檢測、建模、解碼部分，針對普適性等瓶頸難題，神工二號創(chuàng)新設(shè)計(jì)了一種高穩(wěn)定度的模型更新策略，使機(jī)器人系統(tǒng)能夠在人機(jī)康復(fù)訓(xùn)練過程中隨患者個(gè)體數(shù)據(jù)積累不斷進(jìn)行優(yōu)化更新，并在建模過程中將干擾模式數(shù)據(jù)混入基礎(chǔ)任務(wù)靜息態(tài)，有效抑制了因外界環(huán)境因素和個(gè)人心理因素等所造成的系統(tǒng)誤觸發(fā)率，大大提升了系統(tǒng)的魯棒性。應(yīng)用方式變成了全新的線上線下結(jié)合，采用互聯(lián)網(wǎng) 技術(shù)，開拓了以數(shù)據(jù)中心為核心、線下產(chǎn)品為終端的康復(fù)服務(wù)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，開創(chuàng)大數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程醫(yī)療新模式。無線水性電極的傳感方式簡化了臨床操作，硬、軟件整合，形成了一套集信息存檔、評定診斷、訓(xùn)練治療、效果打印等多種功能于一體的臨床康復(fù)智能服務(wù)系統(tǒng)，并擴(kuò)展了中風(fēng)后抑郁癥等關(guān)聯(lián)疾病的輔助診斷，可進(jìn)行在線病理檢測與篩查。
　　全國人大科教人衛(wèi)委員會副主任委員、腦卒中防治工程委員會副主任王隴德院士在《國家衛(wèi)生計(jì)生委腦卒中防治工程工作報(bào)告》中指出我國腦卒中防控的現(xiàn)狀與前景。他表示，我國腦卒中防治形勢嚴(yán)峻，根據(jù)世界銀行的數(shù)據(jù)推算，到2030 年，中國將有3177萬腦卒中病人，而腦血管病是肢體殘疾的首位原因。
　　腦卒中被稱為“人類健康的頭號殺手”，俗稱“中風(fēng)”，是一個(gè)具有高患病率、高發(fā)病率、高死亡率和高致殘率的“四高”疾病，不僅給個(gè)人、家庭、社會帶來沉重的負(fù)擔(dān)，而且患者得病后的治療往往是花費(fèi)了大量的人力、物力、財(cái)力，效果仍難以令人滿意。10月29日是“世界卒中日”，關(guān)注年輕人的卒中風(fēng)險(xiǎn)尤其重要。今年是設(shè)立“世界卒中日”十周年

　　“神工二號”系統(tǒng)因其新穎的技術(shù)手段和康復(fù)理念受到了廣大患者和技術(shù)同行的關(guān)注，其臨床合作團(tuán)隊(duì)接到幾十個(gè)國家和地區(qū)的患者與家屬打來的電話，要求接受此項(xiàng)治療。到目前為止，已經(jīng)進(jìn)行的100多例臨床測試，結(jié)果都非常成功，病人中有11歲的小孩，更有七八十歲的老年人，像因中風(fēng)導(dǎo)致偏癱11年的時(shí)阿姨經(jīng)過三個(gè)月的康復(fù)治療，已經(jīng)可以用原來無法運(yùn)動的右手一筆一劃寫出自己的名字。
　　據(jù)介紹，中風(fēng)是目前世界上致殘率最高的疾病，中國人現(xiàn)在每12秒就有一個(gè)人中風(fēng)，這個(gè)比例非常高，危害之大也可想而知。作為一種神經(jīng)康復(fù)類高端醫(yī)療器械，”神工”系列人工神經(jīng)機(jī)器人具有很高的技術(shù)和工程開發(fā)難度。在國家自然科學(xué)基金委、科技部、教育部、天津市科委、天津大學(xué)等支持下，明東教授所帶領(lǐng)的天津大學(xué)神經(jīng)工程團(tuán)隊(duì)匯聚了包括電子、軟件、制造、可靠性工程、基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)、臨床醫(yī)學(xué)等在內(nèi)的多個(gè)學(xué)科交叉的研究團(tuán)隊(duì)，將腦-機(jī)交互與反饋、神經(jīng)肌肉電刺激、神經(jīng)肌骨動力學(xué)等高科技應(yīng)用于人工神經(jīng)機(jī)器人的研發(fā)，歷經(jīng)10年攻關(guān)終于研制成功系列化“神工”機(jī)器人系統(tǒng)。 “神工二號”的研發(fā)成功，對實(shí)現(xiàn)產(chǎn)學(xué)研醫(yī)密切結(jié)合、高端醫(yī)療器械的國產(chǎn)化和產(chǎn)業(yè)化樹立了榜樣。

8月20日是個(gè)特殊的日子，102年前著名神經(jīng)生理學(xué)家、諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)Roger Wolcott Sperry誕生，他最大的貢獻(xiàn)來自于他對人類大腦半球研究的貢獻(xiàn)，他著名的意識—大腦相互作用理論100多年后在“神工二號”系統(tǒng)上得到了充分的展示和應(yīng)用。

　　自2014年啟動的“天津大學(xué)戰(zhàn)略合作醫(yī)院聯(lián)盟計(jì)劃”標(biāo)志著天津大學(xué)校醫(yī)工結(jié)合的水平達(dá)到了一個(gè)新的高度，切實(shí)的把醫(yī)學(xué)科學(xué)融入到天津大學(xué)整體學(xué)科布局和建設(shè)體系之中，同時(shí)也幫助醫(yī)學(xué)健康領(lǐng)域最新的科研成果在全國醫(yī)療機(jī)構(gòu)中開花結(jié)果。煙臺山醫(yī)院是山東歷史悠久、久負(fù)盛名的三甲醫(yī)院之一，具有豐富的臨床資源和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，而天津大學(xué)作為中國第一所現(xiàn)代大學(xué)，素以強(qiáng)大的工科實(shí)力蜚聲海內(nèi)外，近年來研發(fā)成功了包括“神工一號”在內(nèi)的多項(xiàng)具有極高應(yīng)用和推廣價(jià)值的醫(yī)學(xué)科技成果。這樣的合作，更利于雙方發(fā)展提升，造福百姓。